專利名稱：一種測量連鑄坯表面溫度的裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器儀表領(lǐng)域，涉及高溫鋼坯溫度的測量，特別涉及一種在運(yùn)動(dòng)的連鑄鋼坯 上連續(xù)測量連鑄鋼坯表面溫度的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在連鑄生產(chǎn)過程中，二次冷卻精確控制直接影響到鑄機(jī)的產(chǎn)量和鑄坯的質(zhì)量、優(yōu)化二次 冷卻制度、實(shí)現(xiàn)二次冷卻的動(dòng)態(tài)控制顯得十分必要。要實(shí)現(xiàn)二冷動(dòng)態(tài)控制，首先必須掌握鑄 坯表面的溫度分布狀況，因此測溫裝置是連鑄過程中二冷動(dòng)態(tài)控制的關(guān)鍵部件。長期以來， 國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)采用了不同的測溫方法進(jìn)行了多次探索，由于連鑄生產(chǎn)中伴隨著高溫、環(huán)境 惡劣，工作人員很難接近鑄坯表面，目前測定鑄坯表面溫度普遍用的是可以遠(yuǎn)距離測溫的紅 外測溫儀；由于二冷區(qū)鑄坯表面上的高溫、水膜、氧化鐵皮以及鑄坯上方水霧的影響，難以 準(zhǔn)確地測量鑄坯表面的溫度。有的企業(yè)采用先通過壓縮氣體吹開水霧，再用紅外測溫儀去測 溫，但因工作環(huán)境的限制，操作比較復(fù)雜，測溫準(zhǔn)確性受到很大影響，不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)測溫。 因而，目前國內(nèi)外對連鑄坯表面連續(xù)測溫裝置的研究進(jìn)展不大，主要采用紅外測溫儀測溫， 因發(fā)射率的變化和環(huán)境干擾對其影響較大，對測量距離、目標(biāo)大小均有相對比較嚴(yán)格的要求， 雖然經(jīng)過計(jì)算機(jī)模型的修正，但可靠度還是值得懷疑，因此要實(shí)現(xiàn)真正意義上的二冷動(dòng)態(tài)控 制困難很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測溫范圍廣、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、以較高的精度對連鑄坯表面進(jìn)行連續(xù) 測溫的方法和裝置。
一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，包括測溫?zé)犭娕糑環(huán)形測溫儀2、熱補(bǔ)償導(dǎo)線3、 旋轉(zhuǎn)連接器4、靜止導(dǎo)線5、溫度信號處理器6和計(jì)算機(jī)7。熱電偶1安裝在環(huán)形測溫儀2的 裝配孔上，因裝配它們之間會存在一定的間隙，在連鑄過程中鑄坯表面會被噴水冷卻，為防 止冷卻水通過縫隙進(jìn)入到測溫儀2內(nèi)部，熱電偶1與環(huán)形測溫儀2之間用密封圈9密封。連 接熱電偶1另一端的熱補(bǔ)償導(dǎo)線3固定在環(huán)形測溫儀2內(nèi)部，隨環(huán)形測溫儀2 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，為 使溫度信號在轉(zhuǎn)動(dòng)的熱補(bǔ)償導(dǎo)線3與連接外部信號處理器6的靜止導(dǎo)線5之間傳輸，采取一 種旋轉(zhuǎn)連接器4進(jìn)行連接。旋轉(zhuǎn)連接器4相互接觸的兩部分， 一部分裝在支撐輥或環(huán)形測溫儀2上，隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此端連接熱補(bǔ)償導(dǎo)線3;另外一端裝在與外部保持靜止的物體上，此端 接與信號處理器相連接的靜止導(dǎo)線5，保證旋轉(zhuǎn)連接器4的兩端能相互連接傳遞信號。溫度 信號處理器6再同計(jì)算機(jī)7相連，通過處理分析獲得鑄坯表面溫度分布圖。
環(huán)形測溫儀2上的熱電偶1測溫探頭處的外保護(hù)套，安裝后稍微高出環(huán)形測溫儀2的外 表面l 2mm，必要時(shí)可以設(shè)計(jì)彈性裝置頂住，以便達(dá)到測溫探頭和鑄坯表面緊密的接觸，準(zhǔn) 確地測量鋼坯表面溫度。
環(huán)形測溫儀2的直徑和其所安裝支撐輥12的直徑相同，它們之間進(jìn)行緊密配合。在連鑄 過程中對鑄坯8表面溫度進(jìn)行測量時(shí)，環(huán)形測溫儀2與支撐輥12 —起同速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)環(huán)形測溫 儀2上均勻分布的熱電偶1的測溫探頭與鑄坯8表面相接觸時(shí)，測溫探頭得到感應(yīng)，產(chǎn)生溫 度信號。
考慮到環(huán)形測溫儀2與其所安裝支撐輥12的外表面同鑄坯相互接觸時(shí)有摩擦，長時(shí)間的 摩擦?xí)a(chǎn)生磨損，為了保證環(huán)形測溫儀2與所安裝支撐輥12外表面在磨損后整體表面平整， 不對鑄坯表面質(zhì)量造成影響，環(huán)形測溫儀2的材質(zhì)采用與支撐輥12相同或是相近的材質(zhì)。
該裝置測溫部分是有外保護(hù)套的測溫?zé)犭娕迹粚⑺鰷y溫?zé)犭娕季鶆蚍植荚诃h(huán)形的測溫 儀上，環(huán)形測溫儀安裝在連鑄機(jī)的支撐輥上形成一個(gè)整體，環(huán)形測溫儀的直徑與所在支撐輥 的直徑相同；支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形測溫儀隨輥?zhàn)右坏览@輥?zhàn)又行妮S同速轉(zhuǎn)動(dòng)，熱電偶的測溫 探頭接觸到鑄坯表面吋測得溫度；將所述測溫?zé)犭娕嫉牧硪欢撕蜏囟刃盘柼幚砥飨噙B，溫度 信號處理器再同電腦相連，通過處理分析獲得鑄坯表面溫度分布圖。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 裝置直接裝在連鑄機(jī)的支撐輥上，不需額外空間，符合連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)狀；
(2) 基本原理是用熱電偶接觸式測溫，測得溫度比較準(zhǔn)確；
(3) 測溫范圍廣，其范圍為0 1600'C;
(4) 測溫時(shí)環(huán)形測溫儀轉(zhuǎn)動(dòng)，其上的熱電偶測溫探頭與鋼坯表面之間是滾動(dòng)摩擦，對熱 電偶探頭磨損相對小，可延長熱電偶的使用壽命。


圖1為測量鑄坯寬面中心和1/4處溫度，環(huán)形測溫儀2在支撐輥12上的安裝位置示意圖； 圖2為按照本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)對連鑄坯表面溫度進(jìn)行連續(xù)測量的裝置的示意圖； 圖3為帶有保護(hù)套的熱電偶示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述-如圖2所示，用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明對連鑄鋼坯表面溫度進(jìn)行連續(xù)測量方法的裝置包括 測溫?zé)犭娕糽 (熱電偶1的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要可以增減，圖中擬定為8個(gè))、環(huán)形測溫儀2、
熱補(bǔ)償導(dǎo)線3、旋轉(zhuǎn)連接器4、導(dǎo)線5、溫度信號處理器6和計(jì)算機(jī)7。環(huán)形測溫儀2的直徑 和其所安裝支撐輥12的直徑相同，它們之間進(jìn)行緊密配合。在連鑄過程中對鑄坯8表面溫度 進(jìn)行測量時(shí)，環(huán)形測溫儀2和支撐輥12—起同速轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中的箭頭分別代表環(huán)形測溫儀和鑄 坯的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)環(huán)形測溫儀2上均勻分布的熱電偶1的探頭和鑄坯8的表面相接觸時(shí)，探 頭得到感應(yīng)，產(chǎn)生溫度信號。
考慮到環(huán)形測溫儀2與其所安裝支撐輥12的外表面同鑄坯相互接觸時(shí)有摩擦，長時(shí)間的 摩擦將會產(chǎn)生磨損，為了保證環(huán)形測溫儀2與所安裝支撐輥12外表面在磨損后整體表面平整， 不對鑄坯表面質(zhì)量造成影響，環(huán)形測溫儀2的材質(zhì)采用與支撐輥12相同或是相近的材質(zhì)。熱 電偶1安裝在環(huán)形測溫儀2的裝配孔上，因裝配它們之間會存在一定的間隙，連鑄過程中鑄 坯表面會被噴水冷卻，為防止冷卻水通過縫隙進(jìn)入到測溫儀內(nèi)部，熱電偶1和環(huán)形測溫儀2 之間用密封圈9密封。連接熱電偶1的另一端的熱補(bǔ)償導(dǎo)線3固定在環(huán)形測溫儀2內(nèi)部，隨 著環(huán)形測溫儀2 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，為使溫度信號在轉(zhuǎn)動(dòng)的熱補(bǔ)償導(dǎo)線3與連接外部信號處理器6的 靜止導(dǎo)線5之間傳輸，采取一種旋轉(zhuǎn)連接器4進(jìn)行連接。旋轉(zhuǎn)連接器4相互接觸的兩部分， 一部分裝在支撐輥或環(huán)形測溫儀上，隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此端連接熱補(bǔ)償導(dǎo)線3;另外一端裝在與外 部保持靜止的物體上，此端接與信號處理器相連接的靜止導(dǎo)線5，保證旋轉(zhuǎn)連接器4的兩端 能相互連接傳遞信號。環(huán)形測溫儀2上的熱電偶l測溫探頭處的外保護(hù)套，安裝后稍微高出 環(huán)形測溫儀2外表面1 2mrn，必要時(shí)可以設(shè)計(jì)彈性裝置頂住，以便達(dá)到測溫探頭和鑄坯表面 緊密的接觸，準(zhǔn)確地測量鋼坯表面溫度。
如圖3所示，測溫?zé)犭娕?外部有一保護(hù)套10,保護(hù)套10用耐高溫、結(jié)構(gòu)特性穩(wěn)定、 耐腐蝕、抗氧化的材料構(gòu)成，如GH3039鎳基高溫合金。熱電偶1測溫探頭處的外保護(hù)套制 成半球形，最大程度上減小測溫探頭部分與鑄坯接觸時(shí)的摩擦力，減緩磨損、提高測溫?zé)犭?偶的壽命。熱電偶1內(nèi)部采用的是雙鉑銠熱電偶11，其測量溫度可以達(dá)到1600°C。
簡要描述對連鑄鋼坯表面溫度的測溫過程如下
在連鑄生產(chǎn)過程中，鑄坯在驅(qū)動(dòng)輥的作用下向前運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的鑄坯帶動(dòng)著鑄坯支撐輥隨 著轉(zhuǎn)動(dòng)。選擇鑄坯上需要測溫的目標(biāo)點(diǎn)、找到此目標(biāo)點(diǎn)處的支撐輥，環(huán)形測溫儀2安裝在此 支撐輥上相應(yīng)的地方。環(huán)形測溫儀2的直徑設(shè)計(jì)成與所安裝支撐輥的直徑一致，環(huán)形測溫儀 2隨支撐輥一道繞輥?zhàn)又行妮S轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)形測溫儀2上熱電偶的數(shù)量，根據(jù)對相鄰兩個(gè)熱電偶 先后同鑄坯表面接觸的時(shí)間間隔的要求確定，具體用此式計(jì)算熱電偶的數(shù)量=環(huán)形測溫儀所安裝支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所用的時(shí)間+相鄰兩熱電偶先后接觸鑄坯的時(shí)間間隔。而環(huán)形測溫儀所 在支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所用的時(shí)間由連鑄機(jī)的工藝參數(shù)決定。當(dāng)環(huán)形測溫儀2轉(zhuǎn)到其上的測溫?zé)?電偶1的測溫探頭同鑄坯表面接觸時(shí)，測溫探頭感應(yīng)到溫度信號，此溫度信號通過導(dǎo)線3、 旋轉(zhuǎn)連接器4與導(dǎo)線5傳到外部的溫度信號處理器6中，在信號處理器6中整理和存儲溫度 數(shù)據(jù)，最后將這些數(shù)據(jù)輸送到電腦，經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件加以分析，獲得鑄坯表面溫度分布圖。
權(quán)利要求
1.一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，其特征包括測溫?zé)犭娕?1)、環(huán)形測溫儀(2)、熱補(bǔ)償導(dǎo)線(3)、旋轉(zhuǎn)連接器(4)、靜止導(dǎo)線(5)、溫度信號處理器(6)和計(jì)算機(jī)(7)；熱電偶(1)安裝在環(huán)形測溫儀(2)的裝配孔上，環(huán)形測溫儀(2)安裝在支撐輥(12)上；熱電偶(1)另一端連接熱補(bǔ)償導(dǎo)線(3)，熱補(bǔ)償導(dǎo)線(3)固定在環(huán)形測溫儀(2)內(nèi)部，隨著環(huán)形測溫儀(2)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，熱補(bǔ)償導(dǎo)線(3)與連接外部信號處理器(6)的靜止導(dǎo)線(5)之間采取一種旋轉(zhuǎn)連接器(4)進(jìn)行連接，溫度信號處理器(6)同計(jì)算機(jī)(7)相連，通過處理分析獲得鑄坯表面溫度分布圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，其特征在于測溫?zé)犭娕?1) 均勻分布在環(huán)形測溫儀(2)上，熱電偶(1)的數(shù)量能根據(jù)實(shí)際需要增減。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，其特征在于環(huán)形測溫儀(2) 的直徑與所安裝支撐輥(12)的直徑一致，與安裝支撐輥(12)緊密配合成一體，同 速轉(zhuǎn)動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，其特征在于環(huán)形測溫儀(2) 的材質(zhì)與支撐輥(12)的材質(zhì)相同。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，其特征在于熱電偶(1)裝有 外部保護(hù)套(10)，測溫探頭處外保護(hù)套(10)是半球形的；安裝后，測溫探頭處的 外保護(hù)套(10)高出環(huán)形測溫儀(2)的外表面l 2mm。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種測量連鑄坯表面溫度的裝置，其特征在于所述熱電偶的外保 護(hù)套(10)與環(huán)形測溫儀(2)之間用密封圈(9)密封。
7. —種對鑄坯表表面溫度進(jìn)行測量的方法，其特征包括如下步驟-(1) 提供一個(gè)如權(quán)利要求1所述的測溫裝置，測溫部分是有外保護(hù)套的測溫?zé)犭娕?1);(2) 將所述測溫?zé)犭娕?1)均勻分布在環(huán)形的測溫儀(2)上，環(huán)形測溫儀(2)安裝 在連鑄機(jī)的支撐輥(12)上，隨支撐輥(12)繞輥?zhàn)又行妮S一起同速轉(zhuǎn)動(dòng)；(3) 將轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形測溫儀(2)上的測溫?zé)犭娕?1)測溫探頭與鑄坯(8)表面接觸測 得溫度；(4) 將測溫?zé)犭娕?1)的另一端與溫度信號處理器(6)相連；(5) 將所述的溫度信號處理器(6)同計(jì)算器(7)相連，通過處理分析獲得溫度分布圖。
全文摘要
本發(fā)明屬于儀器儀表領(lǐng)域，涉及高溫鋼坯溫度的測量，特別涉及一種在運(yùn)動(dòng)的連鑄鋼坯上連續(xù)測量連鑄鋼坯表面溫度的裝置和方法。環(huán)形測溫儀2安裝在鋼坯支撐輥上，測溫儀直徑與所安裝支撐輥的直徑相同，同支撐輥一道繞輥?zhàn)又行妮S同速轉(zhuǎn)動(dòng)。測溫時(shí)，環(huán)形測溫儀2轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)測溫儀上的測溫?zé)犭娕?的測溫探頭與鋼坯8的表面接觸時(shí)，測得鋼坯8的表面溫度。同熱電偶1另一端相連的導(dǎo)線3固定在環(huán)形測溫儀2上，與環(huán)形測溫儀2一起轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)線3中的信號通過旋轉(zhuǎn)連接器4傳到靜止導(dǎo)線5中，靜止導(dǎo)線5再與外部的溫度信號處理器6、計(jì)算機(jī)7相連，以達(dá)到測量溫度、取得溫度數(shù)據(jù)的目的。本發(fā)明裝置直接裝在連鑄機(jī)的支撐輥上，不需額外空間，符合連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)狀；基本原理是用熱電偶接觸式測溫，測得溫度比較準(zhǔn)確；測溫范圍廣，對熱電偶探頭磨損相對小，可延長熱電偶的使用壽命。
文檔編號B22D2/00GK101293272SQ200810115200
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者青 劉, 卿家勝, 寶 王, 欣 王, 王先勇 申請人:北京科技大學(xué)